熱泵技術(shù)在燃機(jī)電廠的運(yùn)用

劉明濤

熱泵技術(shù)在燃機(jī)電廠的運(yùn)用

劉明濤

（江蘇省電力設(shè)計(jì)院有限公司，江蘇南京211102）

針對(duì)燃機(jī)電廠天然氣加熱的應(yīng)用需求，提出運(yùn)用電廠工業(yè)循環(huán)水的熱泵系統(tǒng)，在加熱天然氣的同時(shí)，兼顧全廠空調(diào)制冷和加熱需求。通過對(duì)常規(guī)天然氣加熱和空調(diào)制冷加熱分別設(shè)置方式與空調(diào)制冷加熱和天然氣加熱兼顧的熱泵系統(tǒng)的初投資、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用分析，結(jié)果表明熱泵系統(tǒng)的超額投資部分回收期限為1.37a，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

熱泵；燃機(jī)電廠；循環(huán)水；空調(diào)制冷加熱；天然氣加熱；技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

0 引言

江蘇華電儀征燃機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)工程建設(shè)3×200MW級(jí)燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，采用“西氣東輸”的天然氣，年耗氣量估算約為8.70×108m3。循環(huán)水采用帶自然通風(fēng)冷卻塔的二次循環(huán)系統(tǒng)。

該工程使用西氣東輸天然氣，冬季送至廠區(qū)內(nèi)的的天然氣溫度約為4～5℃。進(jìn)入廠內(nèi)調(diào)壓站后還需要將5.0MPa以上的天然氣減壓至燃機(jī)要求的入口壓力（約2.2MPa），減壓過程將導(dǎo)致天然氣溫度進(jìn)一步降低。根據(jù)燃機(jī)對(duì)入口天然氣溫度在15～50℃間的要求，需要對(duì)天然氣進(jìn)行加熱，天然氣加熱裝置入口溫度5℃，出口溫度要求不低于35℃。經(jīng)測(cè)算天然氣加熱冬季負(fù)荷3900kW，夏季負(fù)荷3000kW。

在燃機(jī)房、汽機(jī)房和電控樓內(nèi)布置集中控制室、電子設(shè)備間和電氣繼電器室，需設(shè)置空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)；電氣設(shè)備間夏季需設(shè)置降溫通風(fēng)系統(tǒng)；化水綜合樓、檢修材料樓、辦公綜合樓等人員長(zhǎng)期停留的場(chǎng)所，也需設(shè)置空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)以滿足運(yùn)行人員對(duì)辦公生產(chǎn)環(huán)境的舒適度要求。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，全廠夏季空調(diào)冷負(fù)荷3200kW，冬季空調(diào)加熱負(fù)荷1540kW。

該工程循環(huán)水采用二次循環(huán)，設(shè)置3機(jī)2塔，循環(huán)水的進(jìn)塔水溫與出塔水溫全年變化見表1。

表1 電廠循環(huán)水運(yùn)行工況

圖1 空調(diào)制冷加熱和天然氣加熱全年負(fù)荷曲線

1 常規(guī)方案

天然氣加熱和空調(diào)制冷從專業(yè)分工分別屬于機(jī)務(wù)和暖通專業(yè)，因此常規(guī)方案中，分別由各專業(yè)設(shè)置獨(dú)立的系統(tǒng)。天然氣加熱一般采用水浴爐加熱；空調(diào)制冷加熱一般設(shè)置集中制冷加熱站。

1.1 水浴爐加熱方案

水浴爐通過燃燒天然氣加熱熱水，利用熱水加熱天然氣。水浴爐的加熱效率一般為90%。天然氣低位熱值按33861kJ/m3計(jì)算時(shí)，對(duì)應(yīng)于天然氣加熱所需負(fù)荷，天然氣耗量118.13m3/h/MW。

1.2 集中制冷加熱站

根據(jù)冷熱源機(jī)型選擇的不同，集中制冷加熱站有很多種選擇，為便于比較，本文選擇水冷冷水機(jī)組作為夏季空調(diào)系統(tǒng)的冷源、采用汽水熱交換器作為冬季空調(diào)加熱熱源。

制冷系統(tǒng)：滿足制冷負(fù)荷3200kW的要求配置。制冷機(jī)選用水冷螺桿制冷壓縮機(jī)，按3×40%容量配置，在標(biāo)準(zhǔn)工況（蒸發(fā)器進(jìn)出水溫度12/7℃，冷凝器進(jìn)出水溫度：30/35℃）下，單機(jī)制冷量：1210kW。按與冷水機(jī)組采用一對(duì)一配置相應(yīng)的循壞水系統(tǒng)，并配置相應(yīng)的輔助系統(tǒng)。

熱水系統(tǒng)：設(shè)計(jì)負(fù)荷1540kW。選用汽水換熱機(jī)組，供回水溫度55/45℃，加熱水量：132t/h，加熱蒸汽接自廠用輔助蒸汽。

2 工程實(shí)施方案

在工程設(shè)計(jì)階段，為綜合利用該工程的現(xiàn)有資源，實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)、天然氣加熱系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行，將電廠循環(huán)水熱源、空調(diào)加熱、空調(diào)制冷、天然氣加熱等利用熱泵制冷技術(shù)整合在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)，通過少量的高品位電能消耗，實(shí)現(xiàn)空氣熱量、循環(huán)水中的熱量、天然氣中的冷量相互轉(zhuǎn)移，相比常規(guī)的系統(tǒng)設(shè)置，可以顯著地節(jié)約電能消耗和天然氣消耗。

根據(jù)外部氣象條件和各區(qū)域空調(diào)降溫通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)機(jī)，天然氣加熱與空調(diào)制冷加熱的全年冷、熱負(fù)荷曲線如圖1所示。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，冬季由于空調(diào)加熱負(fù)荷與天然氣加熱負(fù)荷疊加，導(dǎo)致熱負(fù)荷明顯高于夏季空調(diào)制冷的尖峰冷負(fù)荷，夏季熱負(fù)荷僅為天然氣加熱負(fù)荷，其與空調(diào)制冷負(fù)荷相差不大?；谏鲜鲈?，在考慮制冷加熱系統(tǒng)時(shí)，按冬季尖峰熱負(fù)荷選擇熱泵設(shè)備，然后復(fù)核夏季提供的冷負(fù)荷是否滿足空調(diào)制冷的需求。

2.1 熱泵裝置的選擇

熱泵是基于逆卡諾循環(huán)原理、利用高位能使熱量從低位熱源流向高位熱源的裝置。熱泵技術(shù)避免了直接使用一次能源或電能產(chǎn)生高溫?zé)嵩?，在提高熱能使用效率的同時(shí)，降低了一次能源的消耗，從而實(shí)現(xiàn)排放量的降低。熱泵使用的條件：低位熱源、高位熱源、轉(zhuǎn)換裝置。

低位熱源與高位熱源。熱能作為一種能量形式存在于各種介質(zhì)中，當(dāng)介質(zhì)確定時(shí)，其熱量的大小就直接體現(xiàn)在溫度指標(biāo)上。溫度越高，介質(zhì)所包含的熱量也就越大，溫度越低，其包含的熱量就越小。就熱能利用而言，介質(zhì)溫度與環(huán)境溫度的差值越大，其利用價(jià)值就越高，越接近環(huán)境溫度，其熱能的利用就越困難，價(jià)值也就越低；一般地將大氣環(huán)境溫度附近的熱源稱之為低位熱源，如大氣、江河湖水、地?zé)岬?；將明顯高于環(huán)境溫度，可以加以有效利用的熱源稱之為高位熱源，如冬季空調(diào)加熱系統(tǒng)的循環(huán)水供回水溫度一般為50/40℃，可用于空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)加熱。在該工程中，工業(yè)循環(huán)水就是一個(gè)很好的低位熱源，其溫度為26～36℃，一年四季均高于大氣環(huán)境溫度，且流量很大，其蘊(yùn)藏的熱量也相當(dāng)巨大，如冬季循環(huán)水流量16000m3/h，若溫度降低1℃，所釋放的熱量將達(dá)到：18.58MW。

轉(zhuǎn)換裝置。熱泵系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)在于轉(zhuǎn)換裝置。目前工程中普遍使用的轉(zhuǎn)換裝置依據(jù)其驅(qū)動(dòng)力可分為電力驅(qū)動(dòng)的蒸氣壓縮式熱泵裝置和熱力（熱水或蒸汽）驅(qū)動(dòng)的吸收式熱泵裝置。吸收式熱泵裝置又分為第一類溴化鋰熱泵和第二類溴化鋰熱泵，第一類溴化鋰熱泵以高溫?zé)嵩矗ㄕ羝?、高溫?zé)崴?、燃油、燃?xì)猓轵?qū)動(dòng)熱源，利用15～40℃的廢熱源，將20～50℃的被加熱水加熱到50～90℃，其熱泵性能系數(shù)大約在1.5～1.7之間；二類溴化鋰熱泵使用的60～100℃的廢熱，冷卻水溫度10～40℃，輸出的熱水或蒸汽溫度可在100～150℃之間，其性能系數(shù)在0.4～0.6之間。

蒸氣壓縮式熱泵裝置的原理和系統(tǒng)構(gòu)成與制冷裝置完全一樣，由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器組成。蒸氣壓縮式熱泵根據(jù)壓縮機(jī)的種類分為渦旋式、活塞式、螺桿式和離心式等；根據(jù)壓縮機(jī)形式、蒸發(fā)溫度（低溫?zé)嵩礈囟龋?、冷凝溫度（被加熱介質(zhì)溫度）不同，蒸氣壓縮式熱泵的制冷系數(shù)見表2，相應(yīng)的熱泵制熱性能系數(shù)為制冷系數(shù)+1。

表2 冷水機(jī)組的名義制冷性能系數(shù)（COP）

相同工況下的制熱系數(shù)為4.8～6.1。

熱泵裝置的選擇是決定整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行效能的關(guān)鍵。蒸氣壓縮式熱泵的放熱系數(shù)在4.8～6.1之間，按熱值計(jì)算1kWh電能對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)煤量為123g，2012年，全國(guó)6000kW及以上電廠供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗326g/kWh，供電效率為37.73%；全國(guó)電網(wǎng)輸電線路損失率6.62%，綜合效率為35.23%，蒸氣壓縮熱泵的放熱系數(shù)折算至一次能源的利用效率也將達(dá)到1.69～2.15；而一類吸收式熱泵機(jī)組其制冷系數(shù)在1.5～1.7之間，燃?xì)忮仩t平均效率一般都在90%以上，比一般大型燃煤鍋爐要高出10%～20%，折算至一次能源的利用效率為1.35～1.53（燃?xì)猓┗?.2～1.36（燃煤）。基于上述分析，該系統(tǒng)選用蒸氣壓縮式熱泵機(jī)組作為制冷制熱主機(jī)。蒸汽壓縮式熱泵中有渦旋式/活塞式、螺桿式和離心式三種形式，根據(jù)該工程的冷熱負(fù)荷和機(jī)組臺(tái)數(shù)選擇，單臺(tái)機(jī)組的容量在1200kW左右，選擇雙機(jī)頭螺桿式熱泵機(jī)組較為合適。

2.2 系統(tǒng)配置

依據(jù)該期工程3臺(tái)燃機(jī)配置實(shí)際情況，按4×33.3%配置選用螺桿式水源熱泵機(jī)組，三用一備。熱泵機(jī)組的運(yùn)行工況及主要技術(shù)參數(shù)如下：

制冷取熱運(yùn)行工況：蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)、出水溫度14/7℃；蒸發(fā)器側(cè)水流量147m3/h；制冷量1200kW；制取的冷水提供給空調(diào)和降溫通風(fēng)系統(tǒng)；冷凝器側(cè)進(jìn)出水溫度40/50℃；冷凝器側(cè)水流量132m3/h；冷凝器排熱量1540kW，熱水用于天然氣加熱。夏季運(yùn)行時(shí)最大供熱量4620kW；最大供冷量3600kW；

取熱運(yùn)行工況：蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)、出水溫度20/10℃；蒸發(fā)器側(cè)水流量132m3/h；蒸發(fā)器側(cè)水系統(tǒng)通過板式換熱器從水工專業(yè)的循環(huán)水取熱；冷凝器側(cè)進(jìn)出水溫度40/50℃；冷凝器側(cè)水流量147m3/h；冷凝器排熱量1746kW，熱水用于天然氣加熱和冬季空調(diào)系統(tǒng)加熱。冬季和春秋季運(yùn)行3套機(jī)組的最大供熱量5238kW。

蒸發(fā)制冷和吸熱系統(tǒng)。蒸發(fā)制冷系統(tǒng)由循環(huán)水泵、分集水器（包括空調(diào)末端裝置）、熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器及定壓補(bǔ)水排氣裝置構(gòu)成。循環(huán)水泵按與熱泵機(jī)組一一對(duì)應(yīng)的原則配置。循環(huán)水泵采用變頻控制，夏季供冷時(shí)，由于供冷范圍較大，距離遠(yuǎn)，采用工頻或接近工頻運(yùn)行，以克服空調(diào)系統(tǒng)末端的阻力。吸熱系統(tǒng)由循環(huán)水泵、板式水水換熱器、熱泵機(jī)組蒸發(fā)器及定壓補(bǔ)水排氣裝置構(gòu)成。循環(huán)水泵與制冷系統(tǒng)共用，由于只要克服板式換熱器阻力，采用變頻運(yùn)行，滿足運(yùn)行工況的要求。

冷凝供熱和冷卻系統(tǒng)。冷凝供熱系統(tǒng)由循環(huán)水泵、熱泵機(jī)組的冷凝器、燃?xì)?水熱交換器及定壓補(bǔ)水排氣裝置構(gòu)成。循環(huán)水泵按與熱泵機(jī)組一一對(duì)應(yīng)的原則配置。循環(huán)水泵采用變頻控制，夏季、春秋季天然氣加熱時(shí)，熱水回水（40℃）在冷凝器內(nèi)吸收制冷劑的冷凝熱后溫度升高（50℃），送至天然氣調(diào)壓站天然氣－水換熱器內(nèi)，加熱天然氣，放熱后的水經(jīng)循環(huán)水泵返回冷凝器再加熱，完成熱水循環(huán)；冬季，熱水還送至空調(diào)系統(tǒng)的末端裝置，滿足空調(diào)區(qū)域冬季加熱的需求，此時(shí)由于管路長(zhǎng)，阻力大，循環(huán)水泵以工頻或接近工頻運(yùn)行。夏季，當(dāng)天然氣加熱需求量較小，而空調(diào)制冷負(fù)荷需求較大時(shí)，冷凝器多余的冷凝熱就需要通過水/水換熱器排放至冷卻水中，由于只要克服板式換熱器阻力，可采用變頻運(yùn)行，滿足運(yùn)行工況的要求。

蒸發(fā)制冷系統(tǒng)、冷凝加熱系統(tǒng)的循環(huán)水均采用閉式循環(huán)系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)水質(zhì)。

低溫?zé)嵩聪到y(tǒng)。由于天然氣加熱的需要，該系統(tǒng)的年運(yùn)行時(shí)間與機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間相當(dāng)，其中春秋季、冬季蒸發(fā)器吸收的熱量由水工專業(yè)的循環(huán)水提供。低溫?zé)嵩聪到y(tǒng)由循環(huán)水泵、水水板式換熱器、熱泵機(jī)組蒸發(fā)器和管道組成。循環(huán)水泵和板式換熱器均按2×100%容量配置；板式換熱器換熱面積按冬季設(shè)計(jì)工況（熱水供回水溫度25/15℃；被加熱水側(cè)供回水溫度10/20℃）下的換熱量4500kW確定。為保證熱泵長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，通過板式水水換熱器實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器循環(huán)水（除鹽軟化水）與水工循環(huán)水的換熱。水工專業(yè)冷卻水從汽機(jī)凝汽器的回水具有較高的溫度，引入部份循環(huán)水回水，經(jīng)板式換熱器加熱蒸發(fā)器側(cè)的循環(huán)水，溫度降低后的循環(huán)水可直接排入進(jìn)塔水管或冷卻塔的水池。通過熱泵機(jī)組的運(yùn)行，有效利用了循環(huán)水中的低品位熱量，降低天然氣加熱的運(yùn)行成本。

夏季利用蒸發(fā)器的制冷能力為空調(diào)系統(tǒng)提供冷水，當(dāng)天然氣加熱量小于制冷工況的冷凝器排熱時(shí)，需要補(bǔ)充提供冷卻水。此時(shí)既可以利用原有的取熱系統(tǒng)，向循環(huán)水放熱；當(dāng)水工專業(yè)的循環(huán)水系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，通過設(shè)置在循環(huán)水泵房的循環(huán)水泵（性能參數(shù)和配置方式與上述取熱水泵一致）從水工自然通風(fēng)冷卻塔積水池抽取部分經(jīng)冷卻后的水，提供板式水水換熱器冷卻冷凝側(cè)的循環(huán)水，保證空調(diào)系統(tǒng)的制冷需求。

末端配置?？照{(diào)制冷加熱系統(tǒng)的末端配置與常規(guī)方案是一致的，所不同的是天然氣加熱裝置。在采用熱水加熱時(shí)，需要在天然氣調(diào)壓站設(shè)置天然氣/水換熱裝置。為保證天然氣入口參數(shù)要求，該工程按2×100%配置2套全進(jìn)口的氣水換熱裝置。

2.3 系統(tǒng)運(yùn)行

常規(guī)空調(diào)熱泵系統(tǒng)通過設(shè)置四通閥實(shí)現(xiàn)制冷/加熱的轉(zhuǎn)換。加熱負(fù)荷與制冷負(fù)荷是不會(huì)同時(shí)存在的，制冷季節(jié)沒有熱負(fù)荷存在，供熱季節(jié)沒有冷負(fù)荷存在，因此空調(diào)熱泵系統(tǒng)的循環(huán)水系統(tǒng)在制冷季節(jié)是進(jìn)入蒸發(fā)器冷卻降溫的，而在冬季供熱季節(jié)是進(jìn)入冷凝器吸熱升溫的，為了減少系統(tǒng)切換導(dǎo)致外部管路接管復(fù)雜化，熱泵制造商一般在熱泵內(nèi)部設(shè)置四通閥，通過改變冷媒流向?qū)崿F(xiàn)冬夏季冷凝器和蒸發(fā)器功能的切換。

該工程天然氣加熱需求是全年性的，空調(diào)制冷主要是夏季需要，空調(diào)加熱是冬季需求，；因此該工程的空調(diào)冷水循環(huán)管路夏季是在蒸發(fā)器放熱降溫的，冬季則需要在外部切換至冷凝器吸熱升溫，而天然氣加熱循環(huán)水系統(tǒng)則一年四季均需從冷凝器側(cè)吸熱升溫。綜上所述，該系統(tǒng)熱泵裝置全年采用熱泵運(yùn)行工況，所不同的是蒸發(fā)器的進(jìn)出口溫度需要根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)制冷需求在夏季進(jìn)行調(diào)整。

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

為驗(yàn)證熱泵加熱技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性，將常規(guī)空調(diào)制冷加熱、天然氣加熱分開設(shè)置的系統(tǒng)與兩者綜合設(shè)置的熱泵系統(tǒng)從初投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用方面進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

為了統(tǒng)一比較標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)定下列比較參數(shù)：

（1）年運(yùn)行小時(shí)數(shù)：5500h。按全年365d計(jì)算，平均每天運(yùn)行15h。

（2）能源費(fèi)用：設(shè)備運(yùn)行的廠用電價(jià)格：0.606元/kWh，使用蒸汽時(shí)的供熱價(jià)格：56元/GJ，折合蒸汽量?jī)r(jià)格：168元/t，天然氣價(jià)格：2.26元/m3。

（3）設(shè)備運(yùn)行維護(hù)費(fèi)。按設(shè)備投資價(jià)格的10%估列。

（4）比較范圍：集中制冷加熱站范圍內(nèi)的常規(guī)方案與熱泵方案之間設(shè)備和電控設(shè)備及其運(yùn)行費(fèi)用。土建費(fèi)用、管道、末端裝置等費(fèi)用兩者相等，不參與比較。

3.1 初投資分析

兩種方案對(duì)應(yīng)的設(shè)備投資見表3。

3.2 運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用分析

該工程1～12月的空調(diào)制冷加熱負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見表4。

為了簡(jiǎn)化分析，采用能效比的方法進(jìn)行能耗計(jì)算。

3.2.1 常規(guī)天然氣加熱和空調(diào)制冷加熱分別設(shè)置方案

空調(diào)制冷系統(tǒng)：按系統(tǒng)配置單元其COP為單臺(tái)冷水機(jī)組制冷功率與制冷機(jī)組循環(huán)水泵冷卻塔等輸入功率之比，其中：制冷機(jī)組制冷功率：1210kW，輸入功率390kW，配套冷水循環(huán)泵55kW，冷卻水循環(huán)泵30kW，冷卻塔5.5kW；據(jù)此分析，其制冷COP為2.52。按每天運(yùn)行15h計(jì)算，空調(diào)制冷站年運(yùn)行耗電量246.67萬kWh，按上網(wǎng)電價(jià)0.606元/kWh計(jì)算，約149.48萬元。

空調(diào)加熱系統(tǒng)使用整體式汽水換熱機(jī)組，循環(huán)水泵耗電量22kW，換熱量1480kW的換熱機(jī)組耗氣量約2.52t/h。蒸汽量按換熱負(fù)荷推算為1.70t/h/MW，全年空調(diào)系統(tǒng)加熱耗蒸汽量3460t，蒸汽單價(jià)168元/t，約58.1萬元；換熱機(jī)組耗電量4.14萬kWh，按上網(wǎng)電價(jià)0.606元/kWh計(jì)算，約2.51萬元。

天然氣加熱采用水浴爐加熱，燃燒天然氣。水浴爐加熱效率按90%計(jì)算，天然氣低位熱值33861kJ/m3，單位加熱量天然氣耗量118.13m3/h/MW。年耗天然氣總量230.11萬m3，天然氣價(jià)格按2.26元/m3計(jì)算，約520.06萬元。

表3 兩種空調(diào)加熱制冷與天然氣加熱方案設(shè)備初投資比較

表4 該工程全年空調(diào)負(fù)荷和天然氣加熱負(fù)荷統(tǒng)計(jì)

綜合空調(diào)制冷運(yùn)行費(fèi)用149.48萬元、空調(diào)加熱蒸汽費(fèi)用58.1萬元，電費(fèi)2.51萬元；天然氣加熱費(fèi)用520.06萬元；合計(jì)730.15萬元。

3.2.2 熱泵加熱方案（空調(diào)制冷加熱與天然加熱共用）運(yùn)行費(fèi)用

該方案主要能耗是電力，按單元機(jī)組計(jì)算，分供冷取熱和純?nèi)醿煞N工況計(jì)算。

制冷取熱工況：熱泵機(jī)組制冷功率1200kW，制熱功率1540kW，輸入功率340kW，配套冷水循環(huán)泵45kW，冷卻水循環(huán)泵45kW，冷卻水水源水泵45kW，合計(jì)輸入功率475kW，制冷COP為2.53；供熱EER為3.24。

純供熱工況：熱泵供熱功率：制熱功率1746kW，輸入功率346kW，配套冷水循環(huán)泵（變頻運(yùn)行）30kW，冷卻水循環(huán)泵45kW，冷卻水水源水泵45kW，合計(jì)輸入功率466kW，供熱EER為3.75。

綜合計(jì)算全年電耗714.89萬kWh，上網(wǎng)電價(jià)0.606元/kWh，約394.5萬元。

3.3 綜合經(jīng)濟(jì)分析

為了比較方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，設(shè)定兩個(gè)方案運(yùn)行人員的配置相同，即與人員相關(guān)的費(fèi)用不參與分析，得到兩個(gè)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比見表5。

從表中計(jì)算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，采用熱泵技術(shù)，兼顧天然氣加熱和空調(diào)制冷加熱系統(tǒng)設(shè)置方案，總體上增加了一臺(tái)熱泵裝置、天然氣/水熱交換器以及變頻控制裝置和電動(dòng)控制閥門等，系統(tǒng)總投資增加了58.54%，但在運(yùn)行方面，由于熱泵技術(shù)的供熱EER達(dá)到3.75，使得常年運(yùn)行的天然氣加熱系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用顯著降低，同時(shí)在供冷季節(jié)，熱泵機(jī)組一機(jī)二用，將天然氣提供的冷源轉(zhuǎn)移到空調(diào)用冷或者將空調(diào)系統(tǒng)的排熱轉(zhuǎn)移給天然氣加熱，節(jié)約了空調(diào)制冷的費(fèi)用。通過運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用的降低，超額投資的回收期僅為1.37a，熱泵加熱技術(shù)聯(lián)合系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)非常顯著。

表5 空調(diào)加熱與天然氣加熱分設(shè)方案與熱泵方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較

4 結(jié)語

從一次能源轉(zhuǎn)換效率分析，蒸氣壓縮式熱泵技術(shù)的綜合能效比為1.69～2.15，而一類吸收式熱泵機(jī)組的能效比為1.35～1.53（燃?xì)猓?1.2～1.36（燃煤），在沒有工業(yè)廢熱可用時(shí)，蒸氣壓縮式熱泵是優(yōu)選的熱泵形式。

通過對(duì)燃機(jī)電廠空調(diào)系統(tǒng)制冷加熱和天然氣加熱方式的分析，在有天然氣加熱要求的燃機(jī)電廠，與傳統(tǒng)的水浴爐加熱天然氣方式相比，采用循環(huán)水為熱源的熱泵加熱方式，有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，隨著天然氣價(jià)格的上漲，熱泵加熱經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)將愈加顯著。

[1]GB50189-2005，公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]陸耀慶，等.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].2版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

Aplication of Heat Pump Technology in Gas Turbine Power Plant

LIU Ming-tao
（Jiangsu Electric Power Design Institute Co.，Ltd，Nanjing 211102，China）

A heat pump heating system，using circulating water of power plant，was proposed to heat natural gas for gas turbine plant.This heat pump system can satisfy the cooling and heating demands of air conditioning system for power plant at the same time.Compared to respectively set up coventional natural gas heating station and air conditioning refrigeration heating station，the excess investment of heating pump system recovery period is 1.37 years from the analysis of initial investment，operation and maintenance cost.Heat pump technology used in gas turbine plant has obvious economic advantages.

hea pump；gas turbine power plants；circulating water；air conditioning refrigeration and heating；natural gas heating；comparison of technical and economic

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2015.01.017

TU831

B

2095-3429（2015）01-0071-06

2014-11-24

修回日期：2015-02-25

劉明濤（1966-），男，江蘇靖江人，碩士，高級(jí)工程師，從事火力發(fā)電廠及變電所暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。